지하수 관정 패커

지하수 관정 패커{PACKER}

도 1은 본 고안에 의한 지하수 관정 패커의 사시도.

도 2는 본 고안에 따른 지하수 관정 패커의 단면도.

도 3은 본 고안에 의한 지하수 관정 패커에 적용된 상부 덮개의 다른 예시도.

도 4는 본 고안에 따른 지하수 관정 패커에 적용된 하부 덮개의 사시도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

1 : 양수관, 2 : 공기호흡관

3 : 동력케이블, 4 : 수위선

100 : 패커, 110 : 차폐통

111 : 차폐통 본체, 112 : 상부 덮개

112a : 양수관 허브, 112b : 공기호흡관 허브

112c : 동력케이블 수용부, 112d : 수위선 수용부

120 : 팽창튜브, 130,140 : 방수마개

150 : 측정기 보호관,

본 고안은 지하수 양수장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 굴착공의 직경이 작더라도 패커에 배관되는 양수관, 공기호흡관, 동력케이블, 수위선 등의 배관작업이 용이하도록 하고, 배관 이음부에서 누수가 발생되지 않도록 하며, 구조적 개선을 통해 중량을 최소화할 수 있도록 한 지하수 관정 패커에 관한 것이다.

일반적으로 지하수 양수장치는, 예컨대, 지표의 암반을 소정 굵기의 굴착기로 수맥 이하의 깊이까지 굴착한 다음 지표수(건수)의 유입을 방지하기 위해 파이프형 외부케이싱을 굴착공에 삽입하거나 또는 이와 함께 콘크리트액을 외부케이싱 외측에 주입하여 외부케이싱을 지중에 고착하는 그라우팅공법을 사용하고, 다수의 파이프를 길이방향으로 연결하여서 된 양수파이프를 심정(深井)까지 연장설치하며 상기 양수파이프의 하단에는 심정용 수중모우터펌프를 장착하고 소정위치에 장착된 상하 레벨스위치의 작동에 의해 지하수를 퍼올리는 구성으로 이루어져 있다.

주지하다시피 지하수(地下水, groundwater)라 함은 지하의 지층이나 암석사이의 빈틈을 채우고 있거나 흐르는 지하수를 말하는 것으로, 최근에는 각종 오염물질이 지하수와 혼합되어 지하수의 수질이 악화되고 있는 것이 현실이다.

더구나 지하수 심정 덮개 장치가 지금까지는 개방된 상태로 있어 평상시에도 벌레의 서석지로 사용되거나 홍수가 났을 경우에는 오염된 지표수가 아무 저항 없이 지하수 심정 내부로 유입됨으로써 하수도화 하여 일순간에 지하수가 심각하게 오염되어버릴 수 밖에 없는 상태로 되어 있었다. 이러한 문제점을 보완하여 완전한 밀폐성이 확보된 지하수 심정 덮개장치로 특허 제0330508호(지하수 진공양수장치)와 특허 제0330508호(지하수 심정의 첨수방지장치) 및 실용신안등록 제0105323호 (지하수 진공양수장치용 조립식 후렌지), 실용신안등록 제0176973호(지하수 양수장치), 실용신안등록제0219401호(연결배관높이를 조절할 수 있도록 한 지하수심정 밀폐덮개장치), 실용신안등록 제0176308호(지하수 심정밀폐덮개) 및 실용신안등록 제 0294642호(지하수 심정용 덮개)등의 기술들이 제안된 바 있다.

양수장치에 의하면, 굴착공을 밀봉하기 위한 패커가 채용된다.

상기 패커는 양수관의 도중에 장착되며 주입되는 유체에 의해 팽창하면서 상기 굴착공을 밀봉하는 것으로, 예컨대, 내부가 중공인 차폐통, 상기 차폐통의 외주부에 결합되며 유체에 의해 팽창하는 팽창튜브로 구성된다.

상기 차폐통은 상하부 연통되는 차폐통 본체 및 상기 차폐통 본체의 상하 개구부에 각각 결합되는 상하부 덮개로 이루어진다.

한편, 양수장치에는 양수관, 공기호흡관, 동력케이블, 수위선 등이 패커 아래측까지 도달하여야 한다. 즉, 패커의 상하부 덮개에는 양수관, 공기호흡관, 동력케이블 및 수위선이 지지된다. 예를 들어 종래에는 패커의 상하부 덮개에 양수관, 공기호흡관, 동력케이블 및 수위선이 관통되는 구멍을 각각 천공하고, 양수관, 공기호흡관, 동력케이블 및 수위선(또는 양수관, 공기호흡관, 동력케이블 및 수위선이 삽입되는 허브, 동력케이블 방수마개, 수위선 방수마개)을 용접 결합한다.

그러나, 종래 기술에 의한 지하수 관정 패커에 의하면, 양수관, 공기호흡관, 동력케이블 및 수위선의 배관을 위하여 구멍을 천공 및 용접할 때 상하부 덮개의 단면적이 배관(양수관, 공기호흡관, 동력케이블 및 수위선)을 위한 천공 및 용접을 수행하기에 협소할 경우 서로 다른 구멍들이 연통되는 불량이 발생되거나 배관(양수관, 공기호흡관, 동력케이블 및 수위선) 사이의 틈새에 용접 가공하는 것이 불가능하여 누수가 발생되고, 결과적으로 제품을 제작할 수 없는 문제점이 있다.

한편, 양수관, 공기호흡관, 동력케이블 및 수위선을 일직선으로 배열할 필요가 있을 경우 상하부 덮개의 면적이 좁을 경우에는 양수관, 공기호흡관, 동력케이블 및 수위선을 일직선으로 배열하지 못하여 불가피하게 배관을 효율적으로 배열하지 못하는 문제점도 있다.

그리고, 양수관, 공기호흡관, 동력케이블 및 수위선 모두가 상하부 덮개 모두에 지지되어 배관작업이 불편한 문제점도 있다.

한편, 지하수의 양수작업시 필요에 따라 전자수위측정기를 양수관 하단의 펌프에 근접시켜 수위를 측정하여야 한다. 그러나, 종래 패커에는 상기 전자수위측정기를 설치하기 위한 구조물이 마련되지 않았기 때문에 상기 전자수위측정기의 사용이 불편하고, 상기 전자수위측정기를 설치한다 하여도 단순히 상기 전자수위측정기를 굴착공에 삽입한 상태이며, 상기 전자수위측정기는 외부 충격에 민감하게 반응하여 굴착공 내부에 삽입될 때 굴착공 및 주변 구조물에 부딪쳐 쉽게 파손되거나 정확한 수위 측정이 불가능한 단점도 있다.

본 고안은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 차폐통의 단면적에 상관없이 양수관, 공기호흡관, 동력케이블 및 수위선을 최적의 위치로 배관 작업할 수 있도록 하고, 배관작업에 의한 누수가 발생되지 않도록 한 지하수 관정 패커를 제공하려는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 고안의 다른 목적은 지하수의 정밀한 수위측정을 위한 전자수위측정기를 필요시에만 선택적으로 사용할 수 있으며, 전자수위측정기의 파손 및 측정 데이터의 신뢰도를 높일 수 있도록 하려는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 지하수 관정 패커는, 차폐통 본체 및 각각 주물 제조되며 양수관, 공기호흡관, 동력케이블 및 수위선을 수용하기 위한 수용부가 형성되며 상기 차폐통 본체의 상하 개구부에 결합되는 상하부 덮개로 이루어진 차폐통과; 상기 차폐통의 외주부에 결합되며 유체에 의해 팽창하여 굴착공을 밀봉하는 팽창튜브로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 하부 덮개는 상기 양수관만 지지하고 상기 공기호흡관, 동력케이블 및 수위선은 지지하지 않도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 고안의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 고안자가 그 자신의 고안을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 고안의 기술적 사상에 부합하는 의미 와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1과 도 2에서 보이는 것처럼, 본 고안에 의한 지하수 관정 패커(100)는, 내부가 중공인 차폐통(110) 및 차폐통(110)의 외부에 결합되며 유입되는 유체에 의해 팽창하여 굴착공을 밀폐하는 팽창튜브(120)를 포함하여 구성된다.

차폐통(110)은 팽창튜브(120)를 장착하기 위한 틀이면서 양수관(1), 공기호흡관(2), 동력케이블(3) 및 수위선(4)을 지지하는 것으로, 상하부가 관통된 차폐통 본체(111), 차폐통 본체(111)의 상하 개구부에 각각 결합되는 상하부 덮개(112,113)로 이루어진다.

양수관(1)은 상하부 덮개(112,113) 모두에서 지지되어야만 하지만 공기호흡관(2), 동력케이블(3) 및 수위선(4)은 상부 덮개(112)에서만 지지되어도 지지력이 충분하므로 상부 덮개(112)에는 모든 자재(1,2,3,4)들을 지지할 수 있는 구조물이 형성되고, 하부 덮개(113)에는 양수관(1)만 지지할 수 있는 구조물이 형성된다.

구체적으로 설명하면, 상부 덮개(112)는 얇은 판형태로 주물 가공되고, 제1양수관 허브(112a), 공기호흡관 허브(112b), 동력케이블 수용부(112c) 및 수위선 수용부(112d)가 갖추어진다. 이때, 차폐통(112)를 밀폐하기 위해서는 두께가 두껍지 않아도 가능하고 제1양수관 허브(112a), 공기호흡관 허브(112b), 동력케이블 수용부(112c) 및 수위선 수용부(112d)가 구멍형태로만 형성되어도 무방하지만, 양수관(1) 등을 견고하게 지지하기 위해서는 제1양수관 허브(112a), 공기호흡관 허브(112b)는 관의 형태인 것이 바람직하다. 다르게는 상부 덮개(112)는 두께가 일정한 판재이면서 타구간보다 두께가 두꺼운 돌출부(112e)가 형성되어, 이 돌출 부(112e)에 제1양수관 허브(112a), 공기호흡관 허브(112b), 동력케이블 수용부(112c) 및 수위선 수용부(112d)가 형성될 수도 있다.

상부 덮개(112)는 얇은 판재이면서 저면 테두리부에 차폐통 본체(111)에 결합되는 스커트(112f)가 형성될 수도 있다.

동력케이블 수용부(112c)와 수위선 수용부(112d)에는 각각 방수마개(130,140)가 결합된다.

하부 덮개(113)는 차폐통 본체(111)에 결합되는 림(113a), 림(113a)의 내부에 스포크(113b)를 통해 연결되며 상부 덮개(112)의 제1양수관 허브(112a)를 통과한 양수관(1)을 지지하는 제2양수관 허브(113c)로 이루어진다. 즉, 하부 덮개(113)는 차폐통 본체(111)에 대한 결합 및 양수관(1)을 지지하기 위해 반드시 필요한 부분을 제외하고는 개방된다. 하부 덮개(113) 역시 주물 가공으로 제조된다.

한편, 필요에 따라 전자수위측정기(5)를 사용할 수 있다. 전자수위측정기(5)는 패커(100) 아래쪽에 설치되는 펌프(P)까지 도달하여야 하며, 외부로부터 보호를 받아야 하므로 전자수위측정기(5)가 내부를 통과할 수 있는 측정기 보호관(150)이 채용될 수 있다. 측정기 보호관(150)은 내부가 중공인 관형으로서 상부 덮개(112)의 저면에 공기호흡관 허브(112b)와 연통되도록 형성된 이음부(112g)에 나사 결합되어 그 내부를 통해 전자수위측정기(5)가 외부로부터의 충격에 의해 파손되지 않고 원하는 위치까지 삽입되도록 한다. 측정기 보호관(150)은 그 길이를 길게 하는데 한계가 있으므로 여러 개가 연결되어 사용된다.

이와 같이 구성된 본 고안에 의한 지하수 관정 패커의 작용은 다음과 같다.

상하부 덮개(112,113)를 각각 주물 제조하여 별도의 가공 공정없이 상부 덮개(112)에 제1양수관 허브(112a), 공기호흡관 허브(112b), 동력케이블 수용부(112c) 및 수위선 수용부(112d)를 형성하고, 하부 덮개(113)에 제2양수관 허브(113b)를 형성한다.

차폐통 본체(111)의 둘레부에 팽창튜브(120)를 한 쌍의 밴드(121)로 장착하고, 차폐통 본체(111)의 상하 개구부에 각각 주물 제조된 상하부 덮개(112,113)를 결합하여 패커(100)를 제조한다.

이 패커(100)의 양수관 허브(112a), 공기호흡관 허브(112b), 동력케이블 수용부(112c) 및 수위선 수용부(112d)에 각각 양수관(1), 공기호흡관(2), 동력케이블(3) 및 수위선(4)을 삽입한다. 동력케이블(3)과 수위선(4)을 사용하지 않을 경우에는 동력케이블 수용부(112c) 및 수위선 수용부(112d)에 각각 방수마개(130,140)를 결합하여 밀봉한다.

양수관(1)을 굴착공 내부에 삽입하고, 적정 깊이로 삽입되면 패커(100)의 팽창튜브(120) 내부에 유체를 공급하여 팽창튜브(120)를 팽창시킴으로써 굴착공을 밀봉한 후 양수작업을 개시한다.

이때, 양수관(1)이 상하부 덮개(112,113)에 각각 지지되어 진동하지 않으며, 공기호흡관(2), 동력케이블(3) 및 수위선(4)은 상부 덮개(112)에만 지지되어도 자체 진동이 없으므로 안정된 자세를 유지한다.

한편, 전자수위측정기(5)를 이용하여 수위를 측정할 경우 전자수위측정기(5)의 깊이에 맞게 다수의 측정기 보호관(150)을 연결한 후, 이 측정기 보호관(150)을 이음부(112g)에 연결하고, 측정기 보호관(150) 내부에 전자수위측정기(5)를 삽입하여 원하는 깊이로 배치한다.

전자수위측정기(5)의 삽입시 전자수위측정기(5)는 측정기 보호관(150)의 보호를 받아 외부로부터의 충격을 받지 않으므로 파손되거나 오동작하지 않게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 지하수 관정 패커에 의하면, 양수관, 공기호흡관, 동력케이블 및 수위선을 지지하기 위한 구조물(허브, 수용부)을 별도의 가공공정없이 원하는 배열상태로 자유롭게 가공함으로써 생산성이 향상되고, 용접없이 배관작업이 가능하여 비용을 절감할 있다.

그리고, 지하수의 정밀한 수위측정을 위한 전자수위측정기를 필요시에만 선택적으로 사용할 수 있으며, 전자수위측정기의 파손 및 측정 데이터의 신뢰도를 높일 수 있는 등의 효과가 있다.

이상, 본 고안을 본 고안의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 고안은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 고안에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 고안의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.